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鎢絲工業的發展歷史

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鎢絲工業的發展歷史

發布日期:2019-10-28 作者: 點擊:

鎢絲工業的發展歷史

鎢絲工業的發展從一開始就是同照明 燈泡工業緊密聯系在一起的。1878年, 愛迪生(T.A.Edison)發明了碳絲燈泡。但這種燈泡存在著嚴重的缺點,主要是壽命太短。將近20年后(1897年),碳絲被鋨絲和鉭絲所取代,但由于Os、Ta熔點較低,因而工作溫度和光效低。

1879年愛迪生曾經試用碳燈絲且使用了數百小時。雖然“碳”有極高的熔點 (3550℃),但是卻有著低的“升華”溫度。在低溫時直接由固體升華為氣態,因此很容易消耗,使用壽命短。而且必須完全隔絕空氣(會在空氣內燃燒)。目 前幾乎都是使用熔點為(3410℃)的鎢絲,優點是低于熔點時其“升華”的速率較低。因此可以加熱到較“碳絲”更高的溫度。鎢絲一樣會在空氣中燃燒,因此需要燈泡抽成真空。

為了避免燈絲的升華,燈泡內注入了惰性氣體,這些氣體主要為氬氣(argon)并且不包含氧氣。借由碰撞使部份氣化的鎢原子能夠重回燈絲。雖然惰性氣體增 加了燈絲的使用壽命,但是也付出了一些代價。原本真空的燈泡內由于惰性氣體的存在增加了熱的傳導與對流,帶走了能量,于是降低了平衡的溫度。升華的鎢氣于 惰性氣體內形成微弱的粒子也借由對流在燈泡內表面形成黑點。

1903年,根據杰司特(A.Just)和漢納門(F.Hannaman)的專利,匈牙利首次制造出鎢燈絲。它是將碳絲在含有自由氫的鎢的鹵氧化物蒸汽中通過電流加熱到高溫,使碳完全被鎢置換。這樣制得的白熾燈絲或多或少地含有碳,不僅脆性相當嚴重,而且燈泡在使用時,燈絲不斷致密化,因而燈絲的電參數會發生變化。

1904年,杰司特和漢納門認識到了碳對脆性的影響,采用無碳的粘結劑與鎢的化合物混合,再擠壓成絲,然后在氫中加熱還原成金屬。這種方法制得的鎢絲非常脆,但由于它的光效要好得多,還是取代了碳絲、鋨絲和鉭絲用于制作燈泡。

上述這些方法都不能制備細鎢絲。為了解決這個問題,1907年,一種低鎳含量的 鎢合金問世,它是通過機械加工方法制備的,但是嚴重的脆性妨礙了它的應用。直到1909年,美國通用電器公司的庫利奇(w.D.Coolidge)通過粉末冶金法制得鎢坯條,再利用機械加工生產出在室溫下具有延性的鎢絲,從而奠定了鎢絲加工業的基礎,也奠定了粉末冶金的基礎。

然而這種“延性”鎢燈絲在燈泡點燃后表現出明顯的脆性。1913年,平奇(Pintsch)發明了釷鎢絲(ThO2的含量為1%~2%),從而使白熾燈絲的脆性大大降低。起初,燈絲的下垂(見鎢絲的抗下垂性能)并不是一個問題,因為此時的燈絲是直絲,但1913年以后,蘭米爾(Langmuir)將直絲改為螺旋絲,這樣,當燈泡使用時,高的工作溫度和自重的作用使燈絲下垂,因而純鎢和釷鎢都難以滿足使用要求。

為了解決鎢絲下垂和壽命短等問題,1917年,柏斯(A.Pacz)發明了高溫下“不變形”的鎢絲。起初,他在制備純鎢時采用耐火坩堝焙燒WO3,無意中發現用這種WO3還原所得鎢粉制成的鎢絲螺旋,經再結晶后異常神秘地不再下垂。隨后,經過218次反復實驗驗證,他終于發現在鎢酸(WO3·H2O)中添加鉀和鈉的硅酸鹽,經過還原、壓制、燒結、加工等制得的鎢絲,再結晶后形成相當粗的晶粒結構,既不軟又抗下垂,這是Z早的不下垂鎢絲。柏斯的發現奠定了不下垂鎢絲的生產基礎,直到現在美國仍稱不下垂鎢絲為“218鎢絲”,以紀念柏斯的這項重大發現。

不過,Z早生產的不下垂鎢絲的脆性比釷鎢絲嚴重,以致有些燈泡廠堅持使用釷鎢絲作燈絲。但隨著不下垂鎢絲生產工藝的不斷發展和完善,人們逐漸認識到在氧化鎢中同時添加K、Si、Al的化合物,可以使鎢燈絲在高溫下具有良好的抗下垂性能,同時經再結晶后又具有滿意的室溫延性。這就是現在人們常說的“AKS鎢絲”,即“不下垂鎢絲”或“摻雜鎢絲”,米爾摻chan納(T.Millner)在1931年將這種改進的不下垂效應稱為“GK效應”。


本文網址:http://www.sammybrandeis.com/news/490.html

關鍵詞:鎢絲,鎢絲廠家,鎢絲的種類

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